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Optimizando la proteína de la dieta con valina como el siguiente aminoácido limitante

Publicado: 14 de mayo de 2021
Por: Caroline González Vega, PhD Technical Service Manager
Cómo optimizar la utilización de proteína en la dieta
Frecuentemente, los nutriólogos están explorando alternativas para formular dietas que puedan maximizar la utilización de nutrientes. Para optimizar la utilización de proteína cruda (PC) en la dieta, los nutriólogos han incorporado nuevos conceptos que les permiten formular dietas más cercanas a los requerimientos del animal. Por ejemplo, actualmente se formulan dietas incorporando conceptos como:
  1. 1. Aminoácidos (AA) esenciales (y no esenciales). En lugar de utilizar los valores totales de proteína cruda, los nutriólogos saben que los animales tienen un requerimiento específico para cada AA.
  2. 2. Digestibilidad ileal estandarizada (DIE). En la mayoría de los casos, las proteínas de origen animal o vegetal no son 100% digestibles para el animal. Por lo tanto, se utilizan coeficientes de DIE para estimar cuánto está disponible para el animal. En contraste con las proteínas intactas, los AA cristalinos son 100% digestibles para los animales.
  3. 3. Aminoácido limitante. Si un sólo AA es deficiente en relación a su requerimiento, la síntesis de esa proteína específica no ocurrirá, lo cual puede limitar el óptimo rendimiento del animal.
  4. 4. Concepto de proteína ideal(CPI). El CPI es el patrón perfecto de AA esenciales y no esenciales en la dieta sin ningún exceso o deficiencia en relación al requerimiento del animal. La lisina (Lys) se utiliza como el AA de referencia y se establece al 100%, y todos los demás AA esenciales son expresados en relación a Lys. La ventaja del CPI es que si se conoce el requerimiento de Lys, se pueden estimar los requerimientos de los otros AA esenciales. Además, el CPI ayuda a identificar el siguiente AA limitante.
  5. 5. Dietas bajas en proteína cruda. Balancear las dietas con la suplementación de AA ayuda a reducir la proteína cruda en la dieta y la excreción de N; también puede bajar el costo de la dieta a la vez que mantiene el rendimiento del animal comparado con dietas altas en PC. Además, es conveniente para reducir el uso de antibióticos debido a que menores cantidades de proteína no digerida en el tracto gastrointestinal limita la proliferación bacteriana.
  6. 6. Antagonismo entre AA. Pueden presentarse situaciones de antagonismo entre AA. Por ejemplo, en los AA de cadena ramificada, el exceso de uno de ellos puede aumentar el requerimiento de otro.
  7. 7. Uso de energía neta.  La energía neta es la medida más precisa de la disponibilidad de energía en la dieta de cerdos. Por ende, conocer la cantidad de energía que es realmente ofrecida al animal permite optimizar la deposición de proteína.
La aplicación de estos conceptos se ha vuelto más práctica con la disponibilidad de nuevos AA cristalinos en el mercado a precios asequibles. Por lo tanto, para optimizar aún más la utilización de proteína en la dieta es necesario saber el siguiente AA limitante.
Siguiente aminoácido limitante
Las dietas son variables alrededor del mundo porque la inclusión de ingredientes depende de la disponibilidad y costo de los ingredientes en el área local. El siguiente AA limitante podría diferir según la composición de la dieta y el estado fisiológico del animal. Por ejemplo, para cerdos alimentados con dietas de maíz y harina de soya (SBM, por sus siglas en inglés), valina (Val) es el quinto AA limitante después de lisina (Lys), treonina (Thr), metionina (Met) y triptófano (Trp), seguida por isoleucina (Ile) en fases de pre-inicio, inicio y crecimiento (Figura 1). Mientras que en la fase de finalización, Val e Ile llegan a ser co-limitantes o Val llega a ser el 6to AA limitante después de Ile. Para cerdas lactantes, Val es el 5o AA limitante. Para pollos de engorde, en el caso de dietas vegetales, normalmente Val es el 4o AA limitante después de Met, Lys, y Thr (Figura 2). Igualmente, en dietas que contienen  proteína animal, Val normalmente es el 4o AA limitante para dietas de iniciación, pero para las fases de crecimiento y finalización, Val e Ile llegan ser el 4o AA co-limitante (Figura 3). Para las siguientes tres figuras, las necesidades de cada uno de los potenciales AA limitantes son expresadas como un porcentaje de su requerimiento, i.e. 100 fue establecido para el 5to AA limitante.
Valina como el siguiente aminoácido limitante
La disponibilidad de L-Valina en el mercado ha crecido durante los últimos años y los precios son cada vez más asequibles, y se espera que L-Isoleucina sea más disponible en el futuro. Actualmente, se usa L-Val principalmente en dietas de iniciación si las fuentes de proteína son demasiado caras, si hay algunas restricciones nutricionales sobre la inclusión de algunas fuentes de proteína, o si hay una alta presión para reducir la excreción de N. La valina puede suplementarse en dietas como L-Valina pura (ValAMINO®).
 Los siguientes dos ejemplos son dietas para cerdos de destete temprano (cerdos de 11.34-20.42 kg) sin L-Valina o con L-Valina. En cualquier caso, las dietas que contenían L-Valina tuvieron una reducción de más del 1%-unidad sobre la proteína cruda en comparación con las dietas sin suplementación de L-Val. Basado en los estudios de balance de N, la excreción de N se reduce aproximadamente un 9% para cada 1%-unidad de reducción de PC en la dieta (Htoo, 2017). Esto no sólo es beneficioso para el medio ambiente, sino que también ayuda a reducir el costo del manejo de desechos y a aumentar el número de animales, si hay limitación sobre el volumen total de excreción de N por área de superficie. Además, las dietas bajas en PC reducen la cantidad de consumo de agua y la cantidad de proteína no digerida para la fermentación microbiana. Por lo tanto, las dietas bajas en PC no sólo pueden reducir la incidencia de diarrea (Heo et al., 2008), sino que también pueden tener algunos beneficios en la estructura intestinal (Nyachoti et al., 2006). Adicionalmente, en ambos ejemplos de dieta, la suplementación de L-Val redujo el costo de la dieta.
Valina como un aminoácido ramificado
Valina, Ile y Leucina (Leu) son AA esenciales y se conocen comúnmente como AA de cadena ramificada (BCAA, por sus siglas en inglés). Estos tres BCAA comparten los primeros dos pasos de su catabolismo y compiten por las mismas enzimas. Esto puede resultar en una forma de antagonismo; el exceso de uno de los BCAA puede estimular la actividad de la enzima degradadora de los BCAA (transaminasa BCAA), la cual aumentará el catabolismo de los otros BCAA. Por lo tanto, la disponibilidad de estos BCAA para la síntesis de proteína se puede reducir, afectando su requerimiento. El requerimiento de isoleucina aumenta cuando hay un exceso de Leu en la dieta (Htoo et al., 2017), pero éste no es el caso para el requerimiento de Val (Htoo et al., 2013; Diaz-Huepa et al., 2017). Sin embargo, el exceso de Leu puede tener un efecto negativo sobre el consumo de alimento si los niveles de Val son muy bajos (Gloaguen et al., 2011; Meyer et al., 2017). El efecto negativo del exceso de Leu sobre el consumo de alimento y rendimiento que se observó en cerdos es menos consistente o severo en aves.
En cerdos, la DIE óptima de Val:Lys es 68% en promedio y no es muy afectada por el exceso de Leu. Mientras que la DIE óptima de Ile:Lys es 55% en promedio cuando Leu no está en exceso, y es por lo menos 60% si las dietas contienen más de 140% de DIE de Leu:Lys. Los nutriólogos comúnmente balancean los AA esenciales en las dietas de cerdos y aves para cumplir con la mínima relación óptima a Lys según el CPI. Basándose en literatura publicada e investigaciones internas, Evonik desarrolló herramientas como AMINOPig® y AMINOChick®, las cuales proporcionan relaciones de DIE de AA para optimizar el rendimiento en cerdos y pollos de engorde, respectivamente. Las relaciones óptimas de DIE de Val, Ile y Leu para cerdos y pollos de engorde se muestran en la Tabla 2.
Conclusiones
Para la mayoría de las dietas a base de maíz y harina de soya, valina es el siguiente AA limitante en cerdos y pollos de engorde. El aumento de la disponibilidad de L-Val en el mercado es una alternativa atractiva para los nutriólogos y así optimizar la utilización de proteína en la dieta. La inclusión de L-Val en las dietas puede ayudar no sólo a reducir la excreción de N, sino también a reducir el costo de la dieta y mejorar la salud intestinal.
  • Diaz-Huepa, L. M., L. D. Castilha, M. R. Fachinello, A. N. R. T. Monteiro, S. L. Ferreira, V. R. C. Paula, A. B. Giraldo, P. C. Pozza. 2017. SID Valine requirements of starting pigs is not affected by moderate levels of dietary SID leucine. XVIII Congresso da Abraves 2017. A suinocultura Brasileira na era da tecnologia e da sustentabilidade.October 17-19, 2017, Goiânia, GO. p.p. 116-117.
  • Gloaguen, M., N. Le Floc’h, L. Brossard, R. Barea, Y. Primot, E. Corrent, and J. van Milgen. 2011. Response of piglets to the valine content in diet in combination with the supply of other branched-chain amino acids. Animal. 5:1734-1742.
  • Heo, J.M., Kim, J.-C., Hansen, C.F., Mullan, B.P., Hampson, D.J., Pluske, J.R., 2008. Effects of feeding low protein diets to piglets on plasma urea  nitrogen, faecal ammonia nitrogen, the incidence of diarrhoea and performance after weaning. Archives of Anim. Nutr. 62, 343–358.
  • Htoo, J. K., K. Männer, and J. Zentek. 2017. Excess dietary leucine level increases the optimal isoleucine-to-lysine ratio in 8-to 21-kilograms pigs. J. Anim. Sci. 95: Supplement4:195-196.
  • Htoo, J. K., C. L. Zhu, and C. F. M. de Lange. 2013. Impact of dietary leucine levels on the optimal valine to lysine ratio in diets for 10 to 25 kg pigs. ADSA-ASAS Joint Annual Meeting. July 8-12, 2013, Indianapolis, IN, USA.
  • Meyer, F. C. Jansen van Rensburg, and R. M. Gous. 2017. The response of weaned piglets to dietary valine and leucine. Animal. 11:1279-1286.
  • Nyachoti, C.M., Omogbenigun, F.O., Rademacher, M., Blank, G., 2006. Performance responses and indicators of gastrointestinal health in early-weaned pigs fed low-protein amino acid-supplemented diets. J. Anim. Sci. 84, 125–134.
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Autores:
Caroline Gonzalez-Vega
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Victor Naranjo Haro
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Joaquin Armando Paulino Paniagua
Universidad ISA (Instituto Superior de Agricultura)
4 de julio de 2021
Es importante aclarar que en una dieta soya-Maiz, M+C, Lisina, treonina, valina, Isoleucina,arginina, Histidina , glicina + serína son los aminoácidos limitantes, pero si se utilizan subproductos de origen animal deficientes en Isoleucina la Isoleucina pasa a ser el 4to y la valina a 5to.,la leucina siempre está en exceso afectando aveces la absorción de los otros aas. Ramificados.
Carlos Bonilla
dsm-firmenich
29 de junio de 2021
Muy buena publicación, en mi experiencia para pollo de engorda incluir Valina en el programa de alimentación ha traído grandes benefícios en la conversión de alimento así como en el rendimiento de la canal, su ingreso se ve favorecido por la gran variedad de subproductos que tenemos en México, lo que nos permite ir modulando su inclusión para no afectar exceso de proteína. Sin embargo parece verse que hay un punto de quiebre para esa reducción de proteína que tanto buscamos. Al contrario en un estudio científico que hicimos en ponedoras pudimos constatar que se puede reducir proteína de manera considerable sin afectar la variable 'producción diaria de huevo' pero drasticamente afectada la calidad de huevo y su peso. Habrá que seguir trabajando en gallinas para encontrar ese punto de equilibrio. Saludos
Oscar Briceño
25 de junio de 2021
Estimada Caroline: Muy interesante su artículo y felicitaciones. Cuando formulo raciones a base de maíz soya, el contenido de leucina es demasiado alto, y conocedor de la interelación de los aa. ramificados (leu, iso y val), pregunto si seria conveniente limitar el nivel de leu para que sea económico incluir tanto val como iso. ¿Cúal podría ser el limite de Val. máximo que debería considerarse de tal manera que no se afecte el Concepto de Proteína Ideal? Hay un limite máximo de inclusión de aa. sintéticos en un alimento, sin que causen problemas? Podría emplearse alguna relación de aas. esenciales a no esenciales o quizá Nitrógeno proveniente de aas, esenciales a aas,. no esenciales? Cuando se trata de reducción de proteína total o bruta (N x 6.25) en los alimentos , casi siempre se toca l tema de glicina, glutamina, glutamato, glicina + serina, me interesaría saber donde encontrar los niveles requeridos de ellos. También si se podría conocer opiniones sobre la relación de Met+Cys incluído en el CONCEPTO DE PROTEINA IDEAL, debido a que si se refiere a los aminoácidos azufrados y si Met+ Cys se refiere a Cystina o Cysteína, ya que en valores reportados tanto por FEDNA como por Evonik solo hay datos de Cystina y / o Cysteína, además de que los insumos que se emplean en los alimentos tiene niveles muy bajos de estos aminoácidos (aas) por lo que debe emplearse mas metionina para satisfacer la relación de Met+Cys que es alto en el concepto de proteína ideal (entre 87 a 90% Rose Whelan,(Evonik) indica un mayor nivel de Metionina y Arginina, para el caso de enfermedades e reforzar la inmunidad, pero no indica o sugiere los nivele, lo que considero es muy difícil, tal como ella manifiesta
Caroline Gonzalez-Vega
Cargill
23 de junio de 2021

Querido Juarez, Muchas gracias por sus comentarios y su interes en este tema.

Asi es, nosotros tambien hemos hecho estudios donde los requerimientos de AA (SID AA:Lys ratio) cambian dependiendo de diferentes factores, uno de ellos es si hay desafios en la salud intestinal o a nivel immune.

Tambien hemos hecho estudios comparando AA-ligados a proteina intacta en la dieta y AA en forma pura, y se ha visto una mejora en el desempeno y utilizacion de nutrientes cuando AA de forma pura son utilizados.
Gracias una vez mas por sus comentarios y espero conocerlo pronto en persona para poder discutir mas del tema.

Juarez Donzele
Universidad Federal de Viçosa - UFV
9 de junio de 2021

Texto de origem
Caroline González Vega, parabenizo pelo artigo , pelas informações e implicações a serem consideradas, em razão da adoção da pratica de redução de proteína bruta(PB) das rações das aves e suínos. Considerando essa pratica, penso que seria importante fazermos algumas considerações. PRIMEIRO;, para que se possa utilizar a valina, é fundamental que se estabeleça a relação do próximo aminoácido(AAs) limitante, com a lisina . No caso de rações a base de milho e farelo de soja para suínos ,esse AAs seria a isoleucina . Os Senhores , fazem referências a isso , faltou deixar claro que no caso exemplificados seria a isoleucina, independente de qualquer situação como, falta de disponibilidade ou mesmo o alto custo. SEGUNDO; tenho entendimento divergente dos senhores, quanto o antagonismo da leucina com a valina. Entendo que excesso de leucina aumenta a demanda por valina também. TERCEIRO; é de fundamental importância , deixar claro em artigos referentes a redução de PB das rações, que as relações dos aminoácidos com a lisina na proteína ideal são dinâmicas, ou seja, podem serem alteradas pelo ambiente térmico e em especial pelo nível de desafio imunológico a que os animais são expostos. Alem desse aspecto ha de se considerar, que o desafio imunologico aumentaria tambem a demanda por AAs ,tidos não essenciais, como glicina, glutamina , glutamato , entre outros. Por experiência propria, em estudo que conduzimos com frangos de corte para avaliar niveis de lisina digestivel, que foram obtidos variando milho e farelo de soja(PB CHEIA) comparativamente a utilização de AAs industriais(PB REDUZIDA) tendo uma ração inicial comum. Foi constatado melhor desempenho dos frangos de corte que receberam as rações com PB CHEIA, em todos niveis de lisina avaliados. Esse tipo de resultado coloca em cheque , pelo menos rações em que se utiliza tres ou mais AAs industriais.
Desculpe-me pelo envio indevido das considerações anteriores não concluidas e em  portugues.

Resultados de traducción: 
Caroline González Vega, la felicito por el artículo, por la información e implicaciones a considerar, debido a la adopción de la práctica de reducción de proteína cruda (PC) en la alimentación de aves y cerdos. Teniendo en cuenta esta práctica, creo que sería importante hacer algunas consideraciones. PRIMERO; para poder utilizar la valina, es fundamental establecer la relación del siguiente aminoácido limitante (AA) con la lisina. En el caso de piensos a base de maíz y harina de soja para cerdos, este AA sería isoleucina. Ustedes señores hacen referencia a esto, no estaba claro que en el caso ejemplificado sería isoleucina, independientemente de cualquier situación como falta de disponibilidad o incluso alto costo. SEGUNDO; Tengo una comprensión diferente de usted, con respecto al antagonismo de la leucina y la valina. Entiendo que el exceso de leucina también aumenta la demanda de valina. TERCERA; Es de fundamental importancia dejar claro en artículos referentes a la reducción de PC en el pienso, que las relaciones de los aminoácidos con lisina en la proteína ideal son dinámicas, es decir, pueden ser alteradas por el ambiente térmico y especialmente por el nivel del desafío inmunológico al que están expuestos los animales. Además de este aspecto, se debe considerar que el desafío inmunológico también incrementaría la demanda de AA, no esenciales, como glicina, glutamina, glutamato, entre otros. A partir de nuestra propia experiencia, en un estudio que realizamos con pollos de engorde para evaluar los niveles de lisina digestible, que se obtuvieron al variar la harina de maíz y soja (PB FULL) en comparación con el uso de AA industriales (PB REDUCED) que tienen una ración inicial común. Se verificó un mejor desempeño de los pollos de engorde que recibieron las dietas con PB FULL, en todos los niveles evaluados de lisina. Este tipo de resultado pone en jaque, al menos, las raciones en las que se utilizan tres o más AA industriales.

Perdón por la presentación incorrecta de las consideraciones inconclusas anteriores y en portugues.

Deyby Urrea
26 de mayo de 2022
Compañeros saludo cordial, talves alguno podría ayudarme enc cuanto al calculo de Aminoácidos dependiendo de la racion diaria, entiendo que todos se rigen teniendo en cuenta la Lisina, pero que cantidad se suministra al día x cerdo y dependiendo de la etapa. Gracias
2 Raúl  Zedeño  Quintero
12 de agosto de 2021
Interesante la información para hacer las formulaciones de aves . En la actualidad existe una demanda de proteína cruda de buena calidad y a precio razonable. La proteína hidrolizada de cabeza de camarón podría suplir los aminoácidos esenciales,y además la astasantina.
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